防腐蚀设计在军工产品结构设计中的分析
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摘 要：伴随社会快速发展，改革开放进程的不断深入，我国经济建设方面得到了迅猛发展。军工产品的防腐蚀结构设计是多种特性的综合，即通过产品防腐蚀设计形成有效的、最可靠的和经济的方法，进行产品的制造并能符合产品的技术要求、环境使用要求和质量要求。在产品的全寿命周期中均体现了军工产品的防腐蚀结构设计，良好的设计应该是具有适当技能的操作者，通过合理、经济的方法，采用经济和易获得的材料，在较短的时间内，制造出满足技术要求的产品。
关键词：防腐蚀;设计;军工产品结构;设计
1 引言
随着我国军工技术的突飞猛进，军工产品向小型化轻量化方向发展，其产品的功能、尺寸、重量越来越符合现代军事作战的特点，新材料、新工艺、新设备的投入应用，使产品的构造趋向模块化、集成化，在保证产品性能、质量要求的前提下，缩短产品的研制生产周期，确保研制产品的可制造性，是加快部队装备的关键。同时军工产品应该经受得起严酷环境的考验，必须对其进行防护，而且防护必须从产品的机构开始，贯穿到产品的全过程。所以防腐蚀设计是军工产品设计工作中的一项重要因素，它直接决定了产品的保障性、安全性和环境适应性。因此，军工产品设计中选用合理的防腐蚀设计工艺、合适的材料，在设计伊始提高产品的设计工艺性，对保证产品的质量和可靠性、提高研制水平、增强产品生产能力和有效控制成本有着重要的现实意义。
2 防腐蚀设计概述
所谓的防腐蚀设计包括耐腐蚀材料的选择（主体设备、零部件、覆层材料），在结构设计和强度校核中考虑腐蚀控制的要求，在准备采购的防护技术（如覆盖层）提供必要的实施条件，对加工制造技术提出指示性意见等。
3 腐蚀性环境因素及防护
凡是能够作为腐蚀介质引起材料腐蚀的环境因素都可称之为腐蚀性环境因素，主要有温度、湿度、腐蚀性气体、盐雾、沙和灰尘、太阳辐射、微生物和动物等。针对我国气候条件及电子设备使用环境，主要考虑湿度、霉菌、盐雾三项因素。针对此三项多依据GJB150.9A—2009《军用设备环境试验方法温度湿度试验》、GJB150.10A—2009《军用设备环境试验方法霉菌试验》以及GJB150.11A—2009《军用设备环境试验方法盐雾试验》。对于湿度因素，是根据其失效机理，从结构设计、元器件、材料选择及实施工艺等方面采取适当的措施。在结构设计中常采用，密封机壳，机壳内放置干燥剂，或采用充以干燥空气的密封循环系统以及在密封结构中采用加热装置;机箱的所有铝件按MIL—C—5541镀铬;机箱外表面两种涂覆：按FEO—STD—595进行无光泽黑化和按MIL—E—5556涂上油漆。对于霉菌因素，在结构防护设计中，元器件或设备采用密封结构，充以干燥清洁空气或惰性气体，密封结构内放置干燥剂，使内部相对湿度低于65%，以阻止霉菌生长;避免使用润滑油和其他有助于霉菌生长的材料。通常防霉菌设计应当与湿热环境及其他环境因素综合考虑。对于盐雾因素，在结构设计中采用密封机壳，机罩等，使设备与盐雾环境相隔离，对金属材料必须进行表面处理。
4 军工产品防腐蚀结构设计的规则及措施
4.1 军工产品防腐蚀设计中应着重注意以下规则
（1）结构件的形状应尽可能简单合理。形状简单的构件易于采取防蚀措施，便于排除故障，易于检查和维修。死角、缝隙处容易使腐蚀介质聚集和浓缩，从而引起腐蚀，应设法避免。可能情况下，特别是对易损坏的部件，设计成可拆式结构，有利于检修及更换。（2）尽量避免应力集中，减少或消除残余应力，以减少或避免应力腐蚀破裂等危险。（3）防止电偶腐蚀。避免异种金属接触及电解液在表面的形成，防止与能吸收水分的材料接触等均是重要措施。（4）避免缝隙，以防止缝隙腐蚀。用焊接代替铆接，焊接时尽可能采用对焊、连续焊而不采用搭接焊、点焊、间接焊以及选择坚实、有弹性、不吸水的密封垫片材料等均有利于避免缝隙。（5）防止湍流、涡流等造成的冲刷腐蚀。应用流体力学理论指导部件设计以避免这种流动方式。（6）防止温度差、通气差、溶液浓度差等导致的电位差引起的腐蚀。在防腐蚀结构设计时，还需考虑合适的防腐蚀措施及其实施的可能性和便利性，如电化学保护系统的安置，涂层的选择及施工，缓蚀剂加注及补充系统等。为了确保军工产品的安全，可靠和延长使用寿命，设计师必须了解军工产品的常用防腐结构设计，遵循其设计原则和结构形式，确保设计结构简单、美观、合理，防止设备组件有积水和积尘。
4.2 防腐蚀措施
（1）需要热浸镀的军工产品结构，其重量和横截面不要设计得过大，也不能有密封腔体，是为了预防变形和翘曲，必要时候应给以增强或加支撑。（2）需要进行金属热喷的军工产品的结构件，其几何结构应该满足进行全面有效的喷砂清理和必要的喷涂空间。（3）军工产品有两种有电位差的材料连接在一起，接触面要做好隔离处理，两种材料螺接或铆接在一起要采用小阴极大阳极结构，如实际应用中可以用不锈钢螺钉、螺栓、铆钉紧固铝合金零件，但绝不能用铝合金螺栓、螺钉、铆钉紧固不锈钢件。（4）需要进行酸洗、电镀的机构件，应避免不易镀涂和缝隙清洗。（5）军工产品的机构焊接必须完整，均匀和适当修平，在表面处理前必须清除焊剂、金属飞溅物、焊接残留物、焊瘤以及其他焊接残缺。
4.3 工艺防护措施
军用电子设备采取密封结构，可以使设备内部零件免遭腐蚀性介质的侵蚀，是一种提高设备防腐蚀的长期有效方法，但密封外壳较多为金属材料，表面需经过防护处理以达到更好的防腐蚀能力。目前结构上常采用的工艺防护措施是表面保护性涂层，即在金属表面施加覆盖层，使金属与周围腐蚀介质隔离开来，免遭腐蚀。
4.4 防腐监控设计
温度、湿度、接地电位、电阻值4组采集数据经SM331模拟输入模块传入S7-300的CPU，触摸屏与PLC本体通信可以通过USB电缆，将系统所用到的模拟量和数字量，设置对应的变量地址，然后将触摸屏上的地址与PLC本体内设置变量对应一致，在触摸屏上进行组态，触摸屏上可显示系统状态，保护电压、保护电流、土壤温度和土壤湿度。
5 结束语
军工产品防腐蚀结构设计是设计人员进行产品设计时必须考虑的重要因素之一，設计人员在产品设计开始，不但要考虑军工产品六性的要求，还要考虑产品使用寿命和可靠性的问题。在采用新技术、新材料、新设备的同时，对产品的防腐设计进行优化，在满足产品性能的要求，也满足产品的质量和使用寿命。军工产品结构设计的关键是把防腐蚀设计贯穿到产品的设计中，而不是在产品的完成后，不重视军工产品的防腐蚀设计只是单纯强调工艺防护，必然是不足的。
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